電石渣漿中乙炔氣的回收利用

周雙然，祁 光，田 瑩

（河北金牛化工股份有限公司，河北 滄州061000）

河北金牛化工股份有限公司現(xiàn)有電石法PVC生產(chǎn)裝置1 套，產(chǎn)能12 萬t/a，公司于2011 年對其進行節(jié)能減排、降耗增效技術(shù)改造，針對電石消耗與同行業(yè)對標超高的現(xiàn)狀，特別批準建設(shè)“電石渣漿中乙炔氣回收”的技術(shù)改造項目。

1 損耗分析

濕法乙炔是電石在發(fā)生器里通過與水反應(yīng)生成乙炔，首先是大塊電石表面與水反應(yīng)，最后是小微粒電石，乙炔在渣漿中的溶失渠道主要有4 個。

（1）沒有完全反應(yīng)的小顆粒電石：電石從加進反應(yīng)器與水反應(yīng)，形成渣漿溢流到沉降池，沉降池中仍有氣泡產(chǎn)生，說明存在沒有完全反應(yīng)的小顆粒電石。

（2）乙炔在渣漿中的溶解：電石反應(yīng)后生成的渣漿，通過溢流排出，乙炔在渣漿中的溶解為過飽和，實際損失按85 ℃渣漿中溶解的乙炔量計算遠遠不夠，實際損失大。

（3）乙炔在氫氧化鈣上的吸附。電石與水反應(yīng)生成的電石渣組分主要為細微的氫氧化鈣，而氫氧化鈣具有很強的吸附能力，氫氧化鈣吸附的大量乙炔隨渣漿排到渣池。

（4）乙炔在水中的溶解。

2 回收機理

通過對濕法乙炔發(fā)生工藝中電石渣漿損失機理的研究以及借鑒實踐經(jīng)驗，采用負壓汽提閃蒸的方法，通過對電石渣漿實施閃蒸回收其中的乙炔氣，效果良好。確保每噸聚氯乙烯耗電石量降低10 kg 以上，期望每噸聚氯乙烯耗電石可降低13 kg。

3 電石渣漿中乙炔氣回收工藝流程簡述

發(fā)生器內(nèi)的電石渣漿從發(fā)生器錐體中下部出來，通過排渣泵強制將電石渣漿打入汽提塔上部，在真空狀態(tài)下，溶解、吸附在料漿中的乙炔氣在汽提塔被閃蒸汽提出來，經(jīng)乙炔冷卻器冷凝出水分，乙炔氣用水環(huán)真空泵抽入去乙炔氣柜管。分離出的水分進入汽提塔。

電石渣漿從汽提塔上部進入， 經(jīng)篩板溢流流下， 經(jīng)汽提后的電石渣泥漿通過液封連續(xù)排入渣漿高位槽。 發(fā)生器底部沉積的矽鐵渣按規(guī)定排渣不變。

圖1 電石渣漿乙炔氣回收工藝流程簡圖

4 主要設(shè)備及儀表

表1 主要設(shè)備一覽表

5 回收工藝的優(yōu)化

5.1 發(fā)生器液位的控制

發(fā)生器液位用原發(fā)生器的雙法蘭液位計測量，與發(fā)生器下部的采用變頻控制的渣漿泵實現(xiàn)調(diào)節(jié)控制聯(lián)鎖，保證發(fā)生器的液位控制在一定的范圍。

5.2 發(fā)生器渣漿出料

（1）發(fā)生器的電石渣漿由自然溢流改為用渣漿泵強制出料，渣漿泵采用變頻控制，實現(xiàn)液位變頻調(diào)節(jié)聯(lián)鎖，安全可靠。同時保留原溢流管，以備渣漿泵故障時隨時自動啟用。

（2）采用渣漿泵強制出料有以下優(yōu)點：

a.縮短發(fā)生器溢流管，渣漿泵部份回流，加大渣漿流速，可以減少渣漿在發(fā)生器的底部沉積，避免堵塞渣漿溢流管，同時由于回流，可以有效地促使電石的反應(yīng)， 避免電石質(zhì)量不好時未反應(yīng)電石隨渣漿排出。

b.將發(fā)生器排出的渣漿通過泵葉輪的攪動，使發(fā)生器未反應(yīng)的小顆粒電石進一步完全反應(yīng)，便于乙炔的回收；同時通過葉輪的高轉(zhuǎn)動，可將吸附在氫氧化鈣上的乙炔氣脫吸出來。

c.渣漿泵采用變頻控制，實現(xiàn)與發(fā)生器的液位調(diào)節(jié)連鎖。當發(fā)生器的液位偏低，發(fā)生器的渣漿泵電機轉(zhuǎn)速減少，出料減慢直至聯(lián)鎖停止出料；液位偏高時，發(fā)生器的渣漿泵電機轉(zhuǎn)速加快，出料量加大；當渣漿泵出現(xiàn)故障時發(fā)生器的溢流管自動啟動溢流，保證發(fā)生器液位；確保發(fā)生器的正常運行。

表2 主要儀表一覽表

6 確保其安全性的幾點措施

（1）乙炔發(fā)生器電石渣漿由自然溢流改為強制出料用泵抽，但還保留原溢流，在泵發(fā)生故障時，自動啟動溢流確保發(fā)生器液位。

（2）汽提塔渣漿出料設(shè)有足夠高的液封，確保抽負壓但不可能破空?；厥找胰矚饣叵到y(tǒng)前加水封，與主生產(chǎn)裝置隔離。

（3）回收系統(tǒng)的真空泵采用水環(huán)式真空泵，軸封用雙端面機封，冷卻水冷卻，汽提塔的真空度用調(diào)節(jié)閥自調(diào)。

（4）回收系統(tǒng)設(shè)計時提高標準，確保其無泄漏。當系統(tǒng)的乙炔含氧分析超出控制范圍＞1%時，聯(lián)鎖控制，與主系統(tǒng)切斷，回收乙炔氣排空。

7 投資與效益

7.1 項目投資

表3 項目投資

7.2 項目收益

7.2.1 原料及規(guī)格

發(fā)生器溢流電石渣漿

壓力：常壓；

溫度：75～85 ℃；

電石渣漿流量：360 m3/h；

電石渣漿組成（質(zhì)量分數(shù)）：氫氧化鈣：8%；水：92%。

7.2.2 產(chǎn)品規(guī)格和質(zhì)量

回收乙炔氣技術(shù)指標：

回收乙炔氣流量：≥50 Nm3/h；

回收乙炔氣壓力：10 kPa；

回收乙炔氣溫度：≤45 ℃；

回收乙炔氣含氧：≤1%；

回收乙炔氣純度：≥96.5%。

7.2.3 經(jīng)濟效益

按12 萬t/a 聚氯乙烯樹脂計算，每年可節(jié)約電石0.13 萬t，按當時電石價格3 000 元計，則每年最少可創(chuàng)造經(jīng)濟效益390 萬元。

7.3 社會效益

項目建成后，為部分下崗人員提供了重新上崗的機會，社會效益明顯，在當年經(jīng)濟低迷的形勢下，提高了員工信心、承擔了企業(yè)的社會責任，樹立了良好的企業(yè)形象。

8 結(jié)語

濕法乙炔工藝流程相對簡單、操作控制方便，但是增加了電石渣漿的后處理工序以及渣漿乙炔的損失，導致聚氯乙烯成本的增加。通過技術(shù)優(yōu)化、創(chuàng)新和改進，有效地回收濕法工藝中流失的乙炔，大大減少了電石消耗，增加了濕法工藝的競爭優(yōu)勢。由金牛化工的實踐看來，渣漿乙炔回收工藝在行業(yè)內(nèi)極具推廣價值。